JP2006062498A

JP2006062498A - 車両用酸素富化装置

Info

Publication number: JP2006062498A
Application number: JP2004246691A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Kubo; 次雄久保
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】乗員の疲労回復や眠気防止等を図り、快適な車室内環境を形成するため設けられる車両用酸素富化装置において、酸素の供給量を安価で簡易にコントロールできる手段を提供するものである。
【解決手段】膜モジュール１に空気を供給する空気供給路８と、膜モジュール１の内部を減圧させて吸引する減圧手段２と、減圧手段２から吐出された酸素富化空気を供給する酸素富化空気供給路７とを配設する車両用酸素富化装置において、膜モジュール１に透過させて生成した酸素富化空気を、酸素富化空気供給路７を介してベンチレーター５より導入される空気と混合して車室内に供給すると共に、ベンチレーター５の風量調整６により車室内へ供給される酸素富化空気の供給量を可変可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗員に酸素濃度の高い酸素富化空気を効率よく供給する車両用酸素富化装置に関するものである。

一般に、車両、特に自動車には、気候（特に気温）や走行条件に関係なく乗員に対して快適な乗車環境をもたらし、また窓の曇りや霜の付着を防いで運転者の視界を確保し、安全で快適な運転を保証するために空気調和装置が設置されている。さらに、近年では機能の多様化が進み、加熱、冷却、加湿、除湿等の従来型の空気調和機能に加えて、車室内に酸素が富化された空気を供給する酸素富化機能が提案されている。

その一つとして例えば、酸素富化膜の一次側に加圧空気を供給して酸素富化空気を生成し、車室内に供給するものがある（例えば、特許文献１参照）。上記酸素富化装置は、酸素富化膜の一次側に加圧ポンプにより一気圧程度に加圧した空気を送り、生成した酸素富化空気を車室内に供給し、窒素富化空気は車室外へ放出しているが、車室内の酸素濃度を一定に保つ手段としては、酸素センサーにて車室内の酸素濃度を検出し、加圧ポンプのオン−オフ制御にて酸素濃度をコントロールするよう構成されている。

また、酸素富化膜の二次側を減圧吸引して酸素富化空気を生成し、車室内に供給するとともに、その供給量を制限しているものもある（例えば、特許文献２参照）。上記酸素富化装置は、酸素富化膜の二次側を減圧ポンプにより減圧させて吸引し、生成した酸素富化空気を車室内に供給するとともに、減圧ポンプの吸引負圧に規制値を設け、圧力弁の制御により車室内への酸素富化空気供給量を制限するよう構成されている。
特開昭５９−２１２６３２号公報（第１−２頁、第１図）特公平７−２４４５号公報（第２−３頁、第１図）

しかしながら、酸素富化膜の一次側に加圧空気を供給して酸素富化空気を生成するものにおいては、以下のような問題点があった。すなわち、酸素富化膜の一次側空気を加圧する場合は、酸素富化膜の二次側空気を減圧吸引する場合と比較して、分圧差を大きくする必要があり、また、加圧ポンプは減圧ポンプと比較してコストが高い。さらに酸素濃度をコントロールする手段として用いている酸素センサーのコストも高く、また寿命も短いといった課題を有している。

また、酸素富化膜の二次側を減圧吸引して酸素富化空気を生成し、車室内に供給するとともに、その供給量を制限しているものにおいては、以下のような問題点があった。すなわち、減圧ポンプの吸引負圧に規制値を設け、圧力弁の制御により車室内への酸素富化空気供給量を制限するよう構成されている酸素供給量をコントロールする手段のコストが高くなってしまうといった課題を有している。

そこで、本発明は、前記従来の課題を解決するもので、乗員の疲労回復、眠気、乗物酔いの防止等を図り、快適な車室内環境を形成するために供給する酸素富化空気を適切な濃度でコントロールできる制御手段を簡易で、かつ安価に供給することが可能な車両用酸素富化装置を提供することを目的とするものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の車両用酸素富化装置は、窒素より酸素が透過し易い気体分離膜が積層して形成された膜モジュールと、前記膜モジュールに空気を供給する空気供給路と、前記膜モジュールの内部を減圧させて吸引する減圧手段と、前記減圧手段から吐出された酸素富化空気を供給する酸素富化空気供給路とを配設する車両用酸素富化装置において、前記膜モジュールに透過させて生成した酸素富化空気を、前記酸素富化空気供給路を介してベンチレーターより導入される空気と混合して車室内に供給すると共に、前記ベンチレーターの風量調整により車室内へ供給される酸素富化空気の供給量を可変可能な構成としたものである。

これによって、車室内の酸素濃度調整は、ベンチレーターの風量を調整するだけで任意に供給酸素量を可変することが可能となり、低コストで酸素濃度をコントロールすることができる。

本発明の車両用酸素富化装置は、既に車体に装備されている機能を有効に利用し任意に酸素供給量をコントロール可能とする手段を簡易的に行うことができる。また安価なセンサーなどを用い、乗員数に応じて効率よく酸素濃度を自動コントロールすることができ、車運転時の渋滞時のイライラ感防止や眠気防止、さらには快適な車室内環境を創造することを目的としたものである。

第１の発明は、窒素より酸素が透過し易い気体分離膜が積層して形成された膜モジュールと、膜モジュールに空気を供給する空気供給路と、膜モジュールの内部を減圧させて吸引する減圧手段と、減圧手段から吐出された酸素富化空気を供給する酸素富化空気供給路とを配設する車両用酸素富化装置において、膜モジュールに透過させて生成した酸素富化空気を、酸素富化空気供給路を介してベンチレーターより導入される空気と混合して車室内に供給すると共に、ベンチレーターの風量調整により車室内へ供給される酸素富化空気の供給量を可変可能な構造としたものである。そしてこの構成によれば、車室内の酸素濃度調整は、ベンチレーターの風量を調整するだけで任意に供給酸素量を可変することが可能となり、低コストで酸素濃度をコントロールすることができる。

第２の発明は、車室内に設けた炭酸ガスセンサーと、炭酸ガスセンサーの信号により酸素供給量を制御する制御手段とを設け、炭酸ガス濃度により車室内へ供給される酸素富化空気の供給量を可変可能な構造としたものである。そしてこの構成によれば、車室内の空気の汚れ状態を炭酸ガス濃度に置き換え、炭酸ガスセンサーの信号により酸素供給量をコントロールすることができ、安価なセンサーで酸素濃度を制御できる。

第３の発明は、シートベルト装着センサーとシートベルト装着センサーの信号により酸素供給量を制御する制御手段とを設け、車内のシートベルト装着人数と連動して車室内へ供給される酸素富化空気の供給量を可変可能な構造としたものである。そしてこの構成によれば、車室内の乗員数をシートベルトの装着数で算出し、乗員数の人数に応じて酸素濃度を自動コントロールすることができ、新たなコストをかけずに酸素濃度を制御できる。

第４の発明は、座席に設けた人検知センサーと、人検知センサーの信号により酸素供給量を制御する制御手段とを設け、車内の乗員数により車室内へ供給される酸素富化空気の供給量を可変可能な構造としたものである。そしてこの構成によれば、車室内の乗員数を座席に設けた人検知センサーにより算出し、乗員数の人数に応じて酸素濃度を自動コントロールすることができ、安価なセンサーで酸素濃度を制御できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における車両用酸素富化装置の構成を示す模式図である。以下、図１を参照しながら本発明の第１の実施の形態における車両用酸素富化装置を説明する。

図１において、１は酸素富化膜、２は減圧ポンプ、３は酸素富化空気導入路、４は酸素富化空気吐出通路、５ａは外気ベンチレーション口、６は風量調整つまみ、７は空気導入通路、８は空気導入路である。

車両用酸素富化装置は、酸素富化膜１と減圧ポンプ２とを通気可能に連結する酸素富化空気導出路３と、減圧ポンプ２と空気導入通路７とを通気可能にする酸素富化空気吐出通路４から構成されており、酸素富化空気吐出通路４を介して吐出された酸素富化空気は空気導入通路７内で外気と混合され外気ベンチレーション口５ａから車室内に放出される構造となっている。このとき、風量調整つまみ６にて外気ベンチレーション口５ａより車室内に導入する空気の風量を任意に調整することにより、車室内に導入される酸素富化空気も外気と酸素富化空気の混合比が変化し酸素富化空気供給量を調整することが可能となる。

酸素富化空気の車室内への供給量は、大気中に存在する酸素濃度２１％に対する上昇分と、上昇した酸素の供給流量により決定される。通常、酸素濃度および供給流量は酸素富化膜１の分離比が一定である面積と減圧ポンプ２の真空到達度により変化する。所定の酸素富化膜１と減圧ポンプ２を使用した場合に酸素供給量をコントロールするには、酸素センサーなどを用いて減圧ポンプ２をオン−オフ制御するか、圧力調整弁を用いて真空度を可変する制御などの必要があったが、本方式では外気ベンチレーション口５ａの風量調整つまみ６にて外気との混合比を可変することにより酸素濃度をコントロールすることが可能となる。

以上のように本実施の形態１では、従来、酸素センサーを用いて減圧ポンプ２のオン−オフ制御や圧力弁を用いて真空度を可変する制御などで対応していた酸素供給量のコントロールが、既に車に搭載されている機能を応用することにより可能となり、安いコストで簡易的に酸素濃度をコントロールすることができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態における車両用酸素富化装置の構成を示す模式図である。実施の形態２の車両用酸素富化装置は、実施の形態１と基本的な構成は同一である。図２において、５ｂは内気サーキュレーション口、１１は炭酸ガスセンサー、１２は内気サーキュレーション通路である。

車室内は、外気ベンチレーションで使用した場合には周囲の車から排出される排気ガスなどの影響を受け車室内の空気質環境は悪化される。また、内気サーキュレーション機能で使用した場合には乗員の排出する炭酸ガスなどにより車室内の空気質環境が悪化される。

本発明の実施の形態２は、内気サーキュレーション機能にて使用された際の車室内における空気質の悪化を改善する目的で、車室内に炭酸ガスセンサー１１を配置し、炭酸ガスセンサー１１が車室内の空気の汚れ具合を検知し、炭酸ガスセンサー１１からの空気汚れ状態の信号により減圧ポンプ２を作動させる構造である。この構造により、減圧ポンプ２の動作で得られる酸素富化空気を内気サーキュレーション通路１２に酸素富化空気通路４を介して送り込み、内気サーキュレーション口５ｂより車室内に酸素富化空気を送り込む。

以上のような本実施の形態２の手段により、汚れた車室内の空気を酸素富化空気に変えることガ可能となり、快適で安全な車室内環境および車運転環境を創造できる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態における車両用酸素富化装置の構成を示す模式図である。実施の形態３の車両用酸素富化装置は、実施の形態１と基本的な構成は同一である。図３において、２１はシートベルト、２２はシートベルト着脱部である。

人が車に乗員するとシートベルト２１を装着することから、シートベルト着脱部２２に設けたセンサーにて乗員数を検知し、シートベルト着脱部２２のセンサーからの信号により車室内の乗員数を算出し、乗員数に合わせて酸素供給量をコントロールする構成としたものである。酸素供給量は、外気ベンチレーション時でも内気サーキュレーション時でも同様に酸素供給量をコントロールし、乗員数に合わせて、人が消費する酸素量を予めコントロールできるように設定されている。

なお、人の酸素必要量は、例えば車の運転と言う作業を行っている場合においては、３．５ｍｌ／ｋｇ／ｍｉｎ程度となり、体重１ｋｇあたり１分間に３．５ｍｌ程度の酸素を供給することにより、快適な車室内空間を創造することができ、運転時の眠気の防止など安全運転を高めることも可能となる。

（実施の形態４）
図４は、本発明の第４の実施の形態における車両用酸素富化装置の構成を示す模式図である。実施の形態４の車両用酸素富化装置は、実施の形態１と基本的な構成は同一である。図４において、３０は座席シート、３０ａはシートクッション、３０ｂはシートバック、３１は人検知センサーである。

人が座席シート３０に座るとシートクッション３０ａやシートバック３０ｂは重力を感じることから、例えばロードセル方式などの人検知センサー３１をシートクッション３０ａまたはシートバック３０ｂに設け、人検知センサー３１からの信号により車室内の乗員数を検知、算出し、乗員数に合わせて酸素供給量をコントロールする構成としたものである。酸素供給量は、外気ベンチレーション時でも内気サーキュレーション時でも同様に酸素供給量をコントロールし、乗員数に合わせて、人が消費する酸素量を予めコントロールできるように設定されている。本発明の実施の形態４により乗員数を自動的に感知し、乗員数に応じて酸素供給量を自動的にコントロールすることが可能となり、快適な車室内空間を創造することができ、運転時の眠気の防止など安全運転を高めることも可能となる。

以上のように、本発明の車両用酸素富化装置は、既に車体に装備されている機能を有効に利用し任意に酸素供給量をコントロール可能とする手段を簡易的に行うことができる。また安価なセンサーなどを用い、乗員数に応じて効率よく酸素濃度を自動コントロールすることができ、車運転時の渋滞時のイライラ感防止や眠気防止、さらには快適な車室内環境を創造することを目的としたものであり、同じような目的の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における車両用酸素富化装置の構成を示す模式図本発明の実施の形態２における車両用酸素富化装置の構成を示す模式図本発明の実施の形態３における車両用酸素富化装置の構成を示す模式図本発明の実施の形態４における車両用酸素富化装置の構成を示す模式図

符号の説明

１酸素富化膜
２減圧ポンプ
３酸素富化空気導入路
４酸素富化空気吐出通路
５ａ外気ベンチレーション口
５ｂ内気サーキュレーション口
６風量調整つまみ
７空気導入通路
８空気導入路
１１炭酸ガスセンサー
１２内気サーキュレーション通路
２１シートベルト
２２シートベルト着脱部
３０座席シート
３０ａシートクッション
３０ｂシートバック
３１人検知センサー

Claims

窒素より酸素が透過し易い気体分離膜が積層して形成された膜モジュールと、前記膜モジュールに空気を供給する空気供給路と、前記膜モジュールの内部を減圧させて吸引する減圧手段と、前記減圧手段から吐出された酸素富化空気を供給する酸素富化空気供給路とを配設する車両用酸素富化装置において、前記膜モジュールに透過させて生成した酸素富化空気を、前記酸素富化空気供給路を介してベンチレーターより導入される空気と混合して車室内に供給すると共に、前記ベンチレーターの風量調整により車室内へ供給される酸素富化空気の供給量を可変可能な構造としたことを特徴とする車両用酸素富化装置。
窒素より酸素が透過し易い気体分離膜が積層して形成された膜モジュールと、前記膜モジュールに空気を供給する空気供給路と、前記膜モジュールの内部を減圧させて吸引する減圧手段と、前記減圧手段から吐出された酸素富化空気を供給する酸素富化空気供給路とを配設する車両用酸素富化装置において、前記膜モジュールに透過させて生成した酸素富化空気を、前記酸素富化空気供給路を介してベンチレーターより導入される空気と混合して車室内に供給すると共に、車室内に設けた炭酸ガスセンサーと、前記炭酸ガスセンサーの信号により酸素供給量を制御する制御手段とを設け、炭酸ガス濃度により車室内へ供給される酸素富化空気の供給量を可変可能な構造としたことを特徴とする車両用酸素富化装置。
窒素より酸素が透過し易い気体分離膜が積層して形成された膜モジュールと、前記膜モジュールに空気を供給する空気供給路と、前記膜モジュールの内部を減圧させて吸引する減圧手段と、前記減圧手段から吐出された酸素富化空気を供給する酸素富化空気供給路とを配設する車両用酸素富化装置において、前記膜モジュールに透過させて生成した酸素富化空気を、前記酸素富化空気供給路を介してベンチレーターより導入される空気と混合して車室内に供給すると共に、シートベルト装着センサーと、前記シートベルト装着センサーの信号により酸素供給量を制御する制御手段とを設け、車内のシートベルト装着人数と連動して車室内へ供給される酸素富化空気の供給量を可変可能な構造としたことを特徴とする車両用酸素富化装置。
窒素より酸素が透過し易い気体分離膜が積層して形成された膜モジュールと、前記膜モジュールに空気を供給する空気供給路と、前記膜モジュールの内部を減圧させて吸引する減圧手段と、前記減圧手段から吐出された酸素富化空気を供給する酸素富化空気供給路とを配設する車両用酸素富化装置において、前記膜モジュールに透過させて生成した酸素富化空気を、前記酸素富化空気供給路を介してベンチレーターより導入される空気と混合して車室内に供給すると共に、座席に設けた人検知センサーと、前記人検知センサーの信号により酸素供給量を制御する制御手段とを設け、車内の乗員数により車室内へ供給される酸素富化空気の供給量を可変可能な構造としたことを特徴とする車両用酸素富化装置。